TIPOS DE FÓRMULAS
QUÍMICAS:
Em Química, as fórmulas consistem
num conjunto de símbolos (caracteres, sinais) e algarismos que indicam
características estruturais de uma substância.
As fórmulas químicas
são escritas utilizando o símbolo do elemento químico, seguido de um algarismo
em índice inferior. Esse algarismo (que se omite quando é 1) indica a
quantidade relativa ou a proporção molar ou atomica desse elemento presente na
substância. Por exemplo, a água apresenta a fórmula química H2O, o
que indica que o composto é constituído pelos elementos hidrogénio (H) e
oxigénio (O), em que o algarismo 2 que aparece em índice inferior após o
hidrogénio indica que este elemento encontra-se numa proporção molar ou atomica
de 2:1 em relação ao oxigénio. Note-se que, neste caso o algarismo que segue o
oxigénio encontra-se omitido uma vez que corresponde a 1.
As notações das
fórmulas químicas foram essencialmente desenvolvidas a partir dos trabalhos do
químico sueco Jöns Jakob Berzelius, que é considerado um dos pais da Química
moderna. Berzelius, em 1813, recomendou que na notação dos elementos se
utilizassem caracteres (letras) em detrimento de determinados símbolos
utilizados até então, uma vez que seria muito mais fácil escrever uma palavra
abreviada do que desenhar uma figura. Assim, de acordo com Berzelius, o símbolo
de um elemento químico corresponderá às iniciais do nome desse elemento em
latim, e para descrever substâncias obtidas pela combinação de elementos
utilizam-se algarismos para indicar as proporções em que se encontram.
A fórmula mínima
ou empírica é a fórmula química mais simples e expressa a composição
de um determinado composto em termos de proporções relativas dos elementos
químicos presentes. Por exemplo, a fórmula empírica do benzeno é CH, indicando
que neste composto os átomos de carbono (C) e hidrogénio (H) estão na proporção
de 1:1. Existem também compostos como, por exemplo, o eteno (C2H4),
o buteno (C4H8) e o cicloexano (C6H12)
que apesar de terem diferentes fórmulas moleculares, apresentam a mesma fórmula
empírica (CH2). As fórmulas empíricas são também utilizadas para
expressar a composição de compostos ionicos, dado que nestes compostos não
existem moléculas discretas, mas sim redes cristalinas compostas por um grande
número de iões. Assim, a composição destes compostos é expressa através da
fórmula mais simples possível que indica o número mínimo da proporção
necessária de catiões e aniões para obter um composto electricamente neutro
(e.g. NaCl, MgCl2,Na2SO4).
A fórmula
molecular para além de indicar a composição, indica também o número de
átomos existentes numa molécula e não apenas as proporções em que estes se
encontram, tal como acontece na fórmula empírica. São exemplos os acima citados
eteno (C2H4), buteno (C4H8) e cicloexano
(C6H12). No entanto, a fórmula molecular não permite
distinguir compostos com composições iguais mas ligados entre si de forma
diferente (isómeros estruturais) Por exemplo a fórmula molecular do etanol C2H6O
indica que uma molécula é composta por 2 átomos de carbono (C), 6 átomos de
hidrogénio e 1 átomo de oxigénio, porém não permite distinguir o etanol do seu
isómero estrutural metoximetano ou éter dimetílico (C2H6O).
Estes dois compostos diferem nas suas fórmulas de estrutura.
A fórmula de
estrutura é uma representação da estrutura molecular que mostra como
os átomos se encontram ligados entre si, permitindo distinguir isómeros
estruturais. Para os dois isómeros citados, etanol (C2H6O
ou C2H5OH) e metoximetano (CH3-O-CH3),
as fórmulas de estrutura são:
Existem compostos
que, apesar de terem a mesma fórmula de estrutura, diferem na posição espacial
relativa dos seus átomos.
RECAPITULANDO:
·
Fórmula percentual ou centesimal:
Essa fórmula indica a porcentagem,
em massa, em que cada elemento aparece na substância.
Por exemplo, em 5,32 g de pirofosfato de sódio
contêm 1,84 g de sódio, 1,24 g de fósforo e 2,24 g de oxigênio. Para descobrir
a porcentagem, em massa, de cada um desses elementos, basta fazer uma regra de
três simples: Se em 5,32g temos 1,84g de sódio, em 100 g temos X.
-
Sódio
:
-
Fósforo:
- Oxigênio:
5,32 g -----------
100% 5,32 g
--------- 100%
5,32 g -------- 100%
1,84 g------------
x
1,24 g------------
x
2,24 g------------ x
x = 34,59% de
Na
x = 23,31% de
P
x = 42,10% de O
Assim, a
fórmula percentual ou centesimal desse composto é: Na34,59%P23,31%O42,10%.
·
Fórmula mínima ou empírica:
Essa fórmula indica a
proporção mínima, em número de mol (números inteiros), entre os elementos que
constituem uma substância.
Por exemplo, no exemplo anterior, do pirofosfato de
sódio, vimos que ele era composto de 1,84 g de sódio, 1,24 g de fósforo e 2,24
g de oxigênio.
Para descobrir a proporção mínima entre esses
elementos dentro da fórmula, basta dividir cada uma dessas massas pelas
respectivas massas molares (Na = 23 g/mol, P = 31 g/mol, O = 16 g/mol):
-
Sódio: 1,84 g=0,08 mol -
Fósforo: 1,24 g=0,04 mol -
Oxigênio: 2,24 g=0,14 mol
23
g/mol
31
g/mol
16 g/mol
Como os
valores têm que ser números inteiros, dividimos todos eles pelo menor número,
que, nesse caso, é o 0,04:
-
Sódio: 0,08 = 2
- Fósforo
: 0,04 = 1
-
Oxigênio: 0,14 = 3,5
0,04
0,04
0,04
Como os valores ainda não são inteiros, devemos
multiplicá-los por um número que permita obter a menor proporção possível em
números inteiros, que será o 2:
- Sódio: 2 . 2 = 4
- Fósforo : 1 . 2 = 2 -
Oxigênio: 3,5 . 2 = 7
Assim, a fórmula mínima desse composto é: Na4P2O7.
Fórmula molecular:
Essa fórmula indica a
quantidade real em que os átomos de cada elemento aparecem na molécula.
Por exemplo, já temos a fórmula mínima e a fórmula
percentual do pirofosfato de sódio. A partir de qualquer uma delas e sabendo a
sua fórmula molecular (266 g/mol), podemos chegar até a sua fórmula molecular.
- Por meio da fórmula
percentual (Na34,59%P23,31%O42,10%):
Relacionando as porcentagens em massa com a massa
molecular do composto:
Na = 34,59%
P = 23,31%
O = 42,10 %
MM = 266 g/mol
Considerando que sua fórmula molecular seja NaXPYOZ, agora devemos relacionar as porcentagens em massa
com as massas atômicas e a massa molecular:
-
Sódio
:
-
Fósforo:
- Oxigênio:
266 -----------
100%
266 ----------- 100%
266 -----------
100%
23x---------- 34,59%
31x ----------
23,31%
16x ---------- 42,10%
x =
4
x = 2
x = 7
Portanto, a fórmula molecular desse composto
é: Na4P2O7.
Fórmula estrutural plana:
Indica as ligações
entre os elementos, cada par de elétrons entre os átomos é representado por um
traço. Conhecida também como fórmula estrutural de Couper.
Exemplos:
H – O – H O
= C = O
EXERCÍCIOS
SOBRE DETERMINAÇÃO DE FÓRMULAS QUÍMICAS
1. Em um
composto, 1átomo de hidrogênio combina-se com 1 átomos de enxofre e 4 átomos de
oxigênio e sua massa molecular é 194 u. Qual a sua fórmula molecular?
Dados:
H = 1u; O = 16u; S = 32u
3. As afirmações seguintes referem-se a um
composto de fórmula molecular C6H12O6.
Dados: C
= 12u; H = 1u; O = 16u
I) As
porcentagens em peso de C e O no composto são as mesmas que existem no monóxido
de carbono (CO).
II) A
relação entre o número de átomos de H e o número de átomos de O é a mesma da
água.
III) O
elemento que tem maior porcentagem em peso presente no composto é o oxigênio.
IV) As
porcentagens em peso de C e O são iguais no composto.
V) A
fórmula mínima do composto é CH2O.
Indicar a
alternativa correta.
a) As
afirmações I, IV e V estão corretas.
b) As
afirmações I, III e IV estão corretas.
c)
Somente a afirmação V está correta.
d) As
afirmações II, III e IV estão corretas.
e) As
afirmações II, III e V estão corretas.
4. O aumento do consumo diário de ácido fólico,
encontrado em folhas verdes, pode evitar anualmente 50.000 mortes por doenças
vasculares. Como o estudo do ácido fólico mostrou que ele pode prevenir
defeitos congênitos em recém-nascidos, o mesmo tem sido acrescentado em maiores
quantidades a cereais. A deficiência do ácido fólico tem sido vinculada a
defeitos congênitos no cérebro e na espinha e também a altos teores no sangue
do aminoácido homocisteína, responsável por infartos e derrames cerebrais.(New
Engand Journal of Medicine, 9/4/1998). Calcule a percentagem de nitrogênio na
molécula de ácido fólico (C19H20N6O5)
Dados:
C=12u; H=1u; N=14u; O=16u
5. A fórmula molecular do ácido ascórbico (vitamina C)
é C6H8O6, então esse composto
apresenta: Dados: C=12u; H=1u;
O=16u
I) 6% de C, 8% de H e 8% de O;
II) fórmula mínima C3H4O3;
Das proposições, está(ão)
correta(s):
a) apenas I
b) apenas II
c) I e II
6. O álcool etílico ou etanol
(Zulu) – C2H5OH – contido nas bebidas alcoólicas é
metabolizado no organismo, inicialmente, para acetaldeído ou etanal (C2H4O).
Uma das causas da ressaca está associada ao aumento da quantidade de etanal na
rede sangüínea. A composição percentual de carbono no aldeído é:
Dados:Massas
atômicas: H = 1u, C = 12u, O = 16u
a) 68,90%
b) 65,40%
c) 54,54%
d) 34,60%
e) 26,70%
7. Um dos constituintes do calcário, da
casca de ovo, da pérola, da concha do mar, usado como matéria-prima na produção
do cimento, tem a seguinte composição percentual: 40% de cálcio, 12,0% de
carbono e 48,0% de oxigênio. Sabendo-se que a sua massa molecular é 100u,
podemos afirmar que a sua fórmula molecular é:
a) CaC3O2
b) CaC2O4
c) CaCO2
d) CaCO3
e) CaC2O6
8. A limonina é uma substância de massa
molecular 470u. Ela está presente em alguns frutos cítricos e é também
responsável pelo sabor amargo desses frutos. Sabendo-se que sua fórmula
centesimal é C (66,38%), H(6,38%), O (27,23%), sua fórmula molecular será:
a) C30H46O4
b) C28H54O5
c) C26H30O8
d) C23H50O9
e) C26H38O12
09. Determine a fórmula
mínima de um composto que encerra 40,0 % de C, 6,7 % de H e 53,5 % de O. Dados:
C = 12u; H = 1u; O = 16u
10. Determine a fórmula
molecular de um composto que contém 40,0% de C, 6,7% de H, 53,3% de O e cuja
massa molecular é igual a 60.
Dados: C = 12u; H = 1u; O = 16u
Respostas: 1.H2S2O8
- 2.SO2 - 3.E - 4.20,39% - 5.B - 6.C
- 7.D - 8.C – 9.CH2O
– 10.C6H12O6
Nenhum comentário:
Postar um comentário